低功耗、大流量高速開關(guān)閥的仿真分析與優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、氣動高速開關(guān)閥，是一種可與控制器直接相連，由數(shù)字量控制閥口開關(guān)，實現(xiàn)氣體快速切換的氣動元件，在PWM模式控制下?lián)碛斜壤匦?，可代替比例伺服閥，而且與之相比，又具有體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、切換迅速、抗污染能力強等優(yōu)點，被廣泛運用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中，成為當今氣動技術(shù)重要的研究方向之一。
　　目前對流量在700 L/min以上，開關(guān)切換時間在10 ms以內(nèi)的大流量高速開關(guān)閥鮮有報道。本文以此類開關(guān)閥為研究對象，采用數(shù)學建模、仿真分析、試

2、驗驗證等方法對其進行深入研究，首先提出了一種具有銜鐵固定膜片的二位二通氣動高速開關(guān)閥結(jié)構(gòu)，然后通過建立其有限元仿真分析模型及有限元—集總參數(shù)分析模型，對其靜、動態(tài)性能影響因素進行了分析研究，獲得了各參數(shù)的作用規(guī)律，最后在此基礎(chǔ)上對所提出的高速開關(guān)閥進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。仿真與試驗結(jié)果表明，所開發(fā)的高速開關(guān)閥在氣源壓力為7 Bar的情況下，流量可達720 L/min，切換時間僅為9.5ms。本文各章節(jié)內(nèi)容安排如下：
　　第一章，介紹了本文

3、研究的背景與意義，分析了高速開關(guān)閥的研究現(xiàn)狀，概括了本文研究的重點與研究內(nèi)容。
　　第二章，從高速開關(guān)閥流量特性與動態(tài)響應(yīng)特性出發(fā)，對高速開關(guān)閥的結(jié)構(gòu)進行分析與設(shè)計，提出了一種新型的銜鐵放置結(jié)構(gòu)，確定了高速開關(guān)閥初始結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　第三章，通過對高速開關(guān)閥中的電磁鐵磁場仿真，詳細分析了靜鐵芯結(jié)構(gòu)、銜鐵結(jié)構(gòu)、線圈位置相關(guān)參數(shù)對E型電磁鐵性能的影響，揭示了E型電磁鐵性能影響規(guī)律,得到了優(yōu)化后的電磁鐵結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　第四章，

4、通過對高速開關(guān)閥流場仿真分析，得出了高速開關(guān)閥穩(wěn)態(tài)氣動力數(shù)學表達式；基于有限元—集總參數(shù)模型，詳細闡述了彈簧剛度系數(shù)、激勵電壓與氣源壓力對高速開關(guān)閥動態(tài)性能的影響規(guī)律，獲得了優(yōu)化后的高速開關(guān)閥相關(guān)驅(qū)動參數(shù)。
　　第五章，介紹了高速開關(guān)閥流量特性測試與切換時間測試系統(tǒng)基本原理，利用測試設(shè)備對高速開關(guān)閥的性能進行測試，分析對比了仿真數(shù)據(jù)與試驗數(shù)據(jù)，驗證了模型的正確性。
　　第六章，總結(jié)了全文的主要工作與成果，為未來進一步的研究工